DE3344478A1 - RETRORE REFLECTOR - Google Patents
RETRORE REFLECTORInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen länglichen Retroreflektor mit unter Winkeln zueinander angeordneten Kleinspiegelflächen, welche einfallende Lichtstrahlen parallel zu sich selbst zurückreflektieren.The invention relates to an elongated retroreflector with Small mirror surfaces arranged at angles to one another, which light rays incident parallel to themselves reflect back.
Als Retroreflektoren werden im allgemeinen Tripelspiegel, Scotchlite-Reflektoren, Domlinsen usw. verwendet. Derartige Retroreflektoren haben die Eigenschaft, daß sie einfallende Lichtstrahlen unabhängig von der Einfallsrichtung im wesentlichen in sich selbst zurückreflektieren, wobei gegebenenfalls eine gewisse zeitliche Parallelversetzung auftreten kann.As retroreflectors, triple mirrors are generally used, Scotchlite reflectors, dome lenses, etc. used. Such Retroreflectors have the property that they incident light rays independently of the direction of incidence essentially reflect back in itself, with a certain temporal parallel offset possibly occurring can.
Es ist häufig erwünscht, derartige Retroreflektoren streifenförmig auszubilden, d.h. mit einer Erstreckung im wesentlichen in einer Richtung. Dies ist z.B. bei optischen Abtastvorrichtungen erforderlich, wo ein Abtastlichtstrahl beispielsweise zur Fehlersuche eine Materialbahn periodisch in einer bestimmten Richtung überstreicht, wobei ein beispielsweise hinter der Materialbahn angeordneter Retroreflektor aufgrund von Fehlstellen in der Bahn durch diese hindurchgehendes Licht in sich zurückreflektieren soll.It is often desirable to have such retroreflectors in the form of strips i.e. with an extension substantially in one direction. This is the case with optical scanners, for example required, where a scanning light beam, for example, for troubleshooting a material web periodically in a certain Direction sweeps, with a retroreflector arranged, for example, behind the material web due to imperfections is intended to reflect back light passing through this in the path.
Längliche Retroreflektoren können dadurch erhalten werden, daß man beispielsweise aus vielen kleinen Tripelspiegeln bestehendes retroreflektierendes Material in Streifen schneidet. Die Tripelspiegel haben jedoch einen relativ komplizierten dreidimensionalen Aufbau, so daß zur Erzielung einwandfrei retroref lektierender Eigenschaften ein hoher Aufwand getrieben werden muß. Auch andere Retroreflektoren haben bei nicht optimaler und aufwendiger Herstellung relativ stark streuende Eigenschaften, was in vielen Fällen schon aufgrund der damit verbundenen Lichtverluste unerwünscht ist.Elongated retroreflectors can be obtained in that For example, you cut retroreflective material consisting of many small cube-corner mirrors into strips. the However, cube-corner mirrors have a relatively complicated three-dimensional structure, so that they can be retrorefected to achieve perfect A lot of effort has to be invested in the teaching properties. Other retroreflectors also have less than optimal and complex production relatively strong scattering properties, which in many cases already because of the associated Loss of light is undesirable.
iS GRiGiKiAl iS GRiGiKiAl
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, einen länglichen Retroreflektor der eingangs genannten Gattung zu schaffen,, welcher besonders einfach herstellbar ist und einen kompakten Aufbau besitzt, wobei die retroreflektierenden Eigenschaften trotz des wenig aufwendigen Herstellungsprozesses in einwandfreier Weise vorliegen sollen»The aim of the invention is thus to provide an elongated To create retroreflectors of the type mentioned above, which is particularly easy to manufacture and has a compact structure, with the retroreflective properties despite the little elaborate manufacturing process should be in an impeccable manner »
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß sich hinter einer Zylinderlinsenanordnung eine zylindrische Stufenspiegelanordnung befindet,, deren Achse parallel zur Achse der Zy linder linsenanordnung verläuft und, auf der Hauptebene der Zylinderlinsenanordnung liegt, während die Brennlinie der Zylinderlinsenanordnung auf der Stufenspiegelanordnung angeordnet ist.To solve this problem, the invention provides that a cylindrical stepped mirror arrangement is located behind a cylindrical lens arrangement, the axis of which is parallel to the Axis of the cylinder lens assembly and Zy extends, on the main plane of the cylinder lens assembly, while the focal line the cylindrical lens arrangement is arranged on the stepped mirror arrangement.
Der Erfindungsgedanke ist also darin zu sehen, daß man in der senkrecht zur Längsrichtung stehenden Ebene die optischen Brechungseigenschaften einer Zylinderlinsenanordnung für die Schaffung einer Retroreflexion ausnutzt. Hierbei ist die geeignet gekrümmte Stufenspiegelanordnung in der Brennlinie der Zylinderlinsenanordnung anzubringen, und zwar im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse bzw= Ebene der Linsenanordnung, so daß unter einem bestimmten Winkel innerhalb der senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Ebene auftreffendes Licht nach der Spie-gelung an der Stufenspiegel= anordnung parallel zum Einfallsstrahl wieder aus der Zylinderlinsenanordnung austritt.The idea of the invention can therefore be seen in the fact that one in of the plane perpendicular to the longitudinal direction, the optical refractive properties of a cylindrical lens arrangement exploited for the creation of a retroreflection. Here the appropriately curved stepped mirror arrangement is to be attached in the focal line of the cylinder lens arrangement, namely essentially perpendicular to the optical axis or = plane of the lens arrangement, so that at a certain angle within the light hitting the plane perpendicular to the longitudinal direction after the reflection at the stepped mirror = arrangement parallel to the incident beam emerges again from the cylindrical lens arrangement.
In der dazu senkrechten optischen Ebene der Zylinderlinsenanordnung wird der Retroreflexionseffekt dagegen durch die vorzugsweise unter einem Winkel von im wesentlichen 90° zueinander angeordneten Stufenspiegel erzielt« Auf einen Einzelspiegel der Stufenspiegelanordnung auftreffendes Licht wird zum unter 90° dazu angeordneten benachbarten Einzelspiegel reflektiert und von diesem parallel zum Einfallslichtstrahl zurückreflektiert.In the optical plane of the cylindrical lens arrangement that is perpendicular to this on the other hand, the retroreflective effect is achieved by the preferably at an angle of essentially 90 ° Stepped mirrors arranged in relation to one another achieve “light impinging on an individual mirror of the stepped mirror arrangement is reflected to the adjacent individual mirror, which is arranged at 90 ° to it, and from this parallel to the incident light beam reflected back.
— ο —- ο -
In den beiden senkrecht zueinander stehenden Ebenen werden also die retroreflektierenden Eigenschaften durch zwei ganz verschiedene optische Elemente, nämlich einmal durch ein Zylinderlinsensystem und zum anderen durch eine Stufenspiegelanordnung bzw. -leiste erzielt.In the two mutually perpendicular planes, the retroreflective properties become whole through two various optical elements, namely on the one hand by a cylindrical lens system and on the other hand by a stepped mirror arrangement or bar achieved.
Der besondere Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß die Stufenspiegelanordnung nur zwei miteinander zusammenwirkende Spiegelfläche enthält und nicht drei oder mehrere Flächen, wie das beispielsweise bei Tripelspiegel oder Scotchlite der Fall ist. Die zwei aufeinander senkrechten Spiegelflächen lassen sich beispielsweise durch Fräsen oder Pressen wesentlich leichter in genauer Anordnung herstellen, als dies bei dreidimensionalen Spiegelgebilden der Fall ist. Auch Zylinderlinsenanordnungen für die Zwecke der Erfindung stehen in der erforderlichen Genauigkeit zur Verfügung.The particular advantage of this training is that the stepped mirror arrangement only two interacting with one another Contains mirror surface and not three or more surfaces, as is the case with cube-corner mirrors or, for example Scotchlite is the case. The two mutually perpendicular mirror surfaces can be, for example, milled or It is much easier to produce presses in a more precise arrangement than is the case with three-dimensional mirror structures. Cylindrical lens arrangements for the purposes of the invention are also available with the required accuracy.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stufenspiegelanordnung an einem Stab mit vorzugsweise eingepreßten oder eingefrästen Rillen ausgebildet ist, deren Flanken die Einzelspiegel bilden.It is particularly advantageous if the stepped mirror arrangement is formed on a rod with preferably pressed or milled grooves, the flanks of which are the individual mirrors form.
Die Rillen sind bezüglich der Längsrichtung gekrümmt und die Flanken der Rillen entsprechend zylinderspiegelartig ausgebildet. Bei der Formgebung der Rillen kann berücksichtigt werden, wenn die Hauptebenen der Zylinderlinsenanordnung nicht ganz eben sind, so daß durch geeignete Krümmung der Stufenspiegelanordnung ein entsprechender Ausgleich geschaffen werden kann.The grooves are curved with respect to the longitudinal direction and the flanks of the grooves are designed in the manner of a cylinder mirror. When shaping the grooves can be taken into account if the main planes of the cylindrical lens arrangement are not completely flat, so that an appropriate compensation is created by suitable curvature of the stepped mirror arrangement can be.
Bevorzugt ist der Stab ein Lichtleitstab, wobei eine runde Form bevorzugt ist, wodurch der Lichtleitstab auch einenThe rod is preferably a light guide rod, a round shape being preferred, whereby the light guide rod also has a
Teil der Zylinderlinsenanordnung bildet. Zur Vervollständigung der Zylinderlinsenwirkung soll ab.ei vor dem Lichtleitstab auch noch eine Zylinderlinse angeordnet sein»Forms part of the cylinder lens arrangement. To complete the cylindrical lens effect should be ab.ei in front of the light guide rod a cylinder lens can also be arranged »
Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß
die Zylinderlinsenanordnung nach Art einer Domlinse aufgebaut ist und die Stufenspiegelanordnung den Reflektor äer Domlinsenanordnung
bildet» Normalerweise ist eine Domlinse ein rotationssymmetrisches
Gebilde. Die Erfindung schafft erstmals eine nach Art einer Zylinderlinse aufgebaute Domlinse, wobei
die retroreflektierende Eigenschaft in den die Längsrichtung enthaltenden Ebenen nicht durch den Domlinseneffekt, sondern
vielmehr durch die erfindungsgemäße Stufenspiegelanordnung
erzielt wird, welche sich an der Stelle des zylinderflächenförmigen
Reflektors befindet, wie er für eine Domlinse
charakteristisch ist.Another embodiment is characterized in that
the cylindrical lens arrangement is constructed in the manner of a dome lens and the stepped mirror arrangement forms the reflector of the dome lens arrangement »Normally a dome lens is a rotationally symmetrical structure. The invention creates for the first time a dome lens constructed in the manner of a cylindrical lens, the retroreflective property in the planes containing the longitudinal direction not being due to the dome lens effect, but rather due to the stepped mirror arrangement according to the invention
is achieved, which is located at the point of the cylindrical reflector, as it is for a dome lens
is characteristic.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:The invention is illustrated in the following, for example, with reference to FIG
Drawing described; in this shows:
Fig. 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen länglichen Retroreflektors,Fig. 1 is a cross section of a first embodiment of a elongated retroreflector according to the invention,
Fig= 2 einen Schnitt nach Linie H-II in Fig. 1,Fig. 2 shows a section along line H-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine einen Querschnitt einer mit einem Lichtleitstab arbeitenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Retroreflektors,3 shows a cross section of an embodiment of the invention which works with a light guide rod
Retroreflector,
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3,Fig. 4 is a section along line IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine nach Art einer Domlinse arbeitende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Retroreflektors und5 shows an embodiment working in the manner of a dome lens a retroreflector according to the invention and
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5.6 shows a section along line VI-VI in FIG. 5.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Nach Fig. 1 ist in der Brennlinie f einer die erfindungsgemäße Zylinderlinsenanordnung 11 bildenden Zylinderlinse 18 eine kreiszylindrische Stufenspiegelanordnung 12 vorgesehen, welche nach Fig. 2 aus im wesentlichen senkrecht auf der optischen Achse 19 stehenden, unmittelbar nebeneinander angeordneten Kreis-Rillen 15 besteht, deren Mittelachse M in der der Stufenspiegelanordnung 12 zugewandten Hauptebene H der Zylinderlinse 18 und auf der optischen Achse bzw. Ebene 19 derselben liegt und deren Flanken unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und gekrümmte streifenförmige Einzelspiegel 13 bilden. Die Rillen 15 sind an einem parallel zu der Zylinderlinse 18 verlaufenden Stab 14 ausgebildet.According to FIG. 1, in the focal line f, one is the one according to the invention The cylinder lens 18 forming the cylinder lens arrangement 11 a circular cylindrical stepped mirror arrangement 12 is provided which, according to FIG. 2, is essentially perpendicular to the optical axis 19 standing, arranged directly next to each other There is circular grooves 15, the central axis M of which in the main plane H of the stepped mirror arrangement 12 facing Cylindrical lens 18 and on the optical axis or plane 19 of the same and the flanks of which are arranged at an angle of 90 ° to one another and curved, strip-shaped individual mirrors 13 form. The grooves 15 are formed on a rod 14 running parallel to the cylinder lens 18.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung werden sowohl in der Ebene der Fig. 1 als auch der Ebene der Fig. 2 in die Zylinderlinse 18 einfallende Lichtstrahlen parallel zu sich selbst zurückreflektiert, was in Fig. 1 und 2 an verschiedenen teilweise in ausgezogenen Linien, teilweise in unterbrochenen Linien eingezeichneten Lichtstrahlen veranschaulicht ist. Während die seitliche Strahlversetzung in der Ebene der Fig. 1 entsprechend der Breite der Zylinderlinse 18 relativ groß ist, ist die seitliche Strahlversetzung in der Ebene der Fig. 2 sehr klein und durch die Größe der Einzelspiegel 13 bestimmt. Je kleiner die Ausdehnung der Einzelspiegel 13 in der Längsrichtung ist, umso geringer ist die Strahlversetzung.Due to the arrangement according to the invention, both in the plane of FIG. 1 and the plane of FIG. 2 incident light rays in the cylindrical lens 18 parallel to itself itself reflected back what is shown in Fig. 1 and 2 at different, partly in solid lines, partly in broken lines Lines drawn light rays is illustrated. While the lateral beam displacement in the plane 1 is relatively large corresponding to the width of the cylindrical lens 18, the lateral beam displacement in the plane of the FIG. 2 is very small and due to the size of the individual mirrors 13 certainly. The smaller the extent of the individual mirrors 13 in the longitudinal direction, the lower the beam displacement.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung können die retroreflektierenden Eigenschaften in den aufeinander senkrecht stehenden Ebenen falls gewünscht auch unterschiedlich sein. Will man z.B. in dar Ebene der Fig. 1 eine sehr exakte Retroreflexion haben, so müssen nur die Zylinderlinse 18 und die Krümmung der Stufenspiegelanordnung 12 entsprechend optisch hochwertig ausgebildet sein. Andererseits kann man in der Ebene der Fig. 2 eine exakte Retroreflexion durch geeignete genaue Ausbildung der Stufenspiegelanordnung 12 erhalten.Due to the training according to the invention, the retroreflective Properties in the mutually perpendicular planes can also be different if desired. If, for example, one wants to have a very exact retroreflection in the plane of FIG. 1, then only the cylindrical lens 18 and the Curvature of the stepped mirror arrangement 12 can be designed to be correspondingly optically high-quality. On the other hand, in the Level of Fig. 2 an exact retroreflection by suitable accurate formation of the stepped mirror assembly 12 obtained.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann also ar jedes auftretende Retroreflexionsproblem, v/o ein länglicher Fetroreflektor erforderlich ist, optimal angepaßt werden.The arrangement according to the invention can therefore ar any occurring Retroreflective problem, v / o an elongated retroreflector is required to be optimally adapted.
In den folgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende Teile wie in den vorangehenden FigurenοIn the following figures, the same reference numbers designate corresponding parts as in the preceding figures o
Nach Fig„ 3 und 4 besteht die Zylinderlinsenanordnung aus einer Zylinderlinse 16 und einem mit runden Querschnitt versehenen Lichtleitstab 14', auf dessen von der Zylinderlinse 16 äbgewandter Mantelfläche sich die ezrfindungsgemäße Stufenspiegelanordnung 12 befindet, welche abweichend von der Rundung des Lichtleitstabes 14' so gekrümmt ist, daß die Mittelachse M der Stufenspiegelanordnung 12 auf der Hauptebene H der durch den Lichtleitstab 14" und die Zylinderlinse 16 gebildeten Zylinderlinsenanordnung 11 liegt« Weiter liegt die Mittelachse M wieder auf der optischen Ebene 19„ während die Brennlinie f der Zylinderlinsenanordnung 11 sich im Bereich der Stufenspiegeianordnung 12 befindet» Die retroreflektierenden Eigenschaften in den beiden senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen der Fig» und 4 sind wieder durch beispielsweise eingezeichnete Strahlengänge veranschaulicht =According to FIGS. 3 and 4, the cylinder lens arrangement consists of a cylindrical lens 16 and a light guide rod 14 'provided with a round cross-section, onto which the cylindrical lens 16 facing lateral surface, the stepped mirror arrangement according to the invention 12 is located, which deviates from the rounding of the light guide rod 14 'is curved so that the central axis M of the stepped mirror arrangement 12 on the main plane H of the formed by the light guide rod 14 ″ and the cylindrical lens 16 The cylinder lens arrangement 11 lies next to it. The central axis lies further M again on the optical plane 19 “while the focal line f of the cylindrical lens arrangement 11 is in the area of the stepped mirror arrangement 12 is »The retroreflective properties in the two perpendicular planes of the figure» 4 and 4 are again illustrated by, for example, drawn beam paths =
Nach den Fig. 5 und 6 besteht die Zylinderlinsenanordnung 11 aus einem stabförmigen Glaskörper 20 im wesentlichen in Form einer Zylinderlinse» Die Brennlinie f liegt bei dieser Ausführungsform ebenfalls in der an der kreiszylindrisch gekrümmten Rückwand ausgebildeten Stufenspiegelanordnung 12, deren Krümmungsmittelachse M ihrerseits wieder auf der Hauptebene H der Zylinderlinsenanordnung 11 angeordnet ist. Auf diese Weise werden in der Ebene der Fig. 5 eintretende Lichtstrahlen in sich selbst bzw. parallel zn sich selbst reflektiert, In der Ebene der Fig. 6 erfolgt die Retroreflexion dagegen wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen an den Einzelspiegeln der Stufenspiegelanordnung 12.According to FIGS. 5 and 6, the cylinder lens arrangement 11 consists of a rod-shaped glass body 20 essentially in the form of a cylinder lens H of the cylindrical lens arrangement 11 is arranged. In this way, in the plane of the Figure 5 light beams entering to. Reflected into itself or parallel zn themselves in the plane of Fig. 6, the retro-reflection, however, as in the embodiments described above, to the individual mirrors is carried out of the stepped mirror assembly 12.
Claims (9)
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